全色譜全塑電纜結(jié)構(gòu)通信電纜的類型與結(jié)構(gòu)課件

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李立高，1989年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)通信工程專業(yè)，專業(yè)方向：通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)。公開(kāi)出版發(fā)行通信專業(yè)書籍7本，是《通信線路工程》主編。第1章通信電纜的類型與結(jié)構(gòu)1.1全色譜全塑市內(nèi)通信電纜的類型與結(jié)構(gòu)

1.2非對(duì)稱電纜及數(shù)據(jù)通信電纜

本章小結(jié)

習(xí)題與思考題

實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

1.1全色譜全塑市內(nèi)通信電纜的類型與結(jié)構(gòu)

1.1.1全色譜全塑市內(nèi)通信電纜的類型

1.全色譜全塑電纜

圖1-1所示就是一條充氣型全色譜全塑電纜，它由護(hù)層、屏蔽層、包帶層、全色譜絕緣芯線和扎帶組成。因?yàn)樾揪€絕緣層的顏色花花綠綠，非常漂亮(實(shí)際上這些顏色是由規(guī)定的十種顏色“白、紅、黑、黃、紫，藍(lán)、桔(橙)、綠、棕、灰”組成的)，所以稱之為全色譜電纜。

非填充式全塑市話電纜填充式全塑市話電纜1、全色譜全塑電纜結(jié)構(gòu)

圖1-1充氣型全色譜全塑電纜

2.全色譜全塑電纜的類型

全塑電纜分為普通型和特殊型兩大類，而特殊型又包括填充型、自承式和室內(nèi)電纜等。

(1)普通型全塑電纜。這是使用最多的一種，廣泛用于架空、管道、墻壁及暗管等施工形式，分為HYA、HYFA、HYPA三大類。圖1-1所示的電纜就是最常用的普通型HYA型電纜。

(2)填充型全塑電纜。目前本地網(wǎng)中經(jīng)常使用的是石油膏填充的全塑電纜，主要用于無(wú)需進(jìn)行充氣維護(hù)或?qū)Ψ浪阅芤筝^高的場(chǎng)合。其型號(hào)為：HYAT、HYFAT、HYPAT、HYAGT、HYAT鎧裝、HYFAT鎧裝、HYPAT鎧裝等。圖1-2就是一條填充型全塑電纜。

(3)自承式全塑電纜。這是一種用于架空?qǐng)龊系娜茈娎|，它不要吊線即可直接架掛在電桿上(“自承式”因此而得名)，多用于墻壁敷設(shè)。其型號(hào)有HYAC、HYPAC，結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。

圖1-2填充型全塑電纜

圖1-3自承式全塑電纜

1.1.2全色譜全塑市內(nèi)通信電纜的結(jié)構(gòu)

1.芯線材料及線徑

芯線由純電解銅制成，一般為軟銅線，標(biāo)稱線徑有：0.32mm，0.4mm，0.5mm，0.6mm和0.8mm5種。

2.芯線的絕緣

(1)絕緣材料：高密度聚乙烯、聚丙烯或乙烯-丙烯共聚物等高分子聚合物塑料，稱為聚烯烴塑料。

(2)絕緣形式：全塑電纜的芯線絕緣形式分為實(shí)心絕緣、泡沫絕緣、泡沫/實(shí)心皮絕緣，如圖1-4所示。

圖1-4全塑電纜的芯線絕緣形式

3.芯線的扭絞與線對(duì)色譜

絕緣后的芯線大都采用對(duì)絞形式進(jìn)行扭絞，即由A、B兩線構(gòu)成一個(gè)線組。芯線扭絞的主要作用是減少串音和干擾。芯線扭絞的節(jié)距越小，抗干擾的能力就越強(qiáng)。全色譜全塑電纜中線對(duì)的扭絞節(jié)距一般均在14mm以上(5類線的扭絞節(jié)距為3.8～14mm)。扭絞節(jié)距如圖1-5所示。

圖1-5全色譜全塑電纜芯線線對(duì)的扭絞節(jié)距

線組內(nèi)絕緣芯線的顏色為全色譜，由十種顏色兩兩組合成25個(gè)組合。其中A線顏色包括：白，紅，黑，黃，紫；B線顏色包括：藍(lán)，桔(橙)，綠，棕，灰。其組合形式如表1-1所示。于是，在一個(gè)基本單位U(25對(duì)為一個(gè)基本單位)中，線對(duì)序號(hào)與色譜存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，如第16對(duì)芯線顏色為黃/藍(lán)，第20對(duì)芯線為黃/灰等。這給施工時(shí)的編線及使用提供了很大方便。這就是工程技術(shù)人員常講的“芯線絕緣層全色譜”，它一共有25種，如表1-1所示。

表1-1全色譜線對(duì)編號(hào)與色譜

4.全色譜全塑電纜的纜芯

目前，全色譜全塑電纜的纜芯主要采用單位式。它主要由基本單位和超單位絞合而成，各種單位與單位之間用扎帶分隔，類似于我們自然社會(huì)里各單位之間用圍墻分開(kāi)。單位式纜芯有如下3種最常見(jiàn)單位。

1)基本單位U

1個(gè)U等于25對(duì)線，其色譜為白/藍(lán)—紫/灰的25種全色譜組合。為了形成圓形結(jié)構(gòu)，充分利用纜內(nèi)有限的空間，也可將一個(gè)U單位分成有12對(duì)、13對(duì)或更少線對(duì)的子單位。為了區(qū)別不同的U單位或子單位，每一單位外部都捆有扎帶，U單位的扎帶全色譜是白/藍(lán)—紫/棕的24種組合，所以，U單位的扎帶顏色循環(huán)周期為25×24?=?600對(duì)，即從601對(duì)開(kāi)始，U單位的扎帶又變成白/藍(lán)。U單位序號(hào)及扎帶顏色如表1-2所示。

表1-2U單位序號(hào)及扎帶顏色

2)超單位1——S超單位

1個(gè)S等于U?+?U?=?25?+?25?=?50對(duì)，其排列結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。1～25對(duì)為第一個(gè)U單位，26～50為第二個(gè)U單位。為了形成圓形結(jié)構(gòu)的纜芯，同一U單位內(nèi)的芯線又被分成兩束線，如1～12、13～25，但這兩束線的扎帶顏色仍然一致。

圖1-6超單位S

S單位的扎帶顏色為單色，具體如下：

1～600對(duì)白色

601～1200對(duì)紅色

1201～1800對(duì)黑色

1801～2400對(duì)黃色

2401～3000對(duì)

紫色

表1-3S單位的線對(duì)序號(hào)、組合單位及扎帶顏色

3)超單位2——SD超單位

1個(gè)SD等于U?+?U?+?U?+?U?=?100對(duì)，如圖1-7所示。其中，U1～U4對(duì)應(yīng)第一個(gè)SD單位，即SD1；U5～U8為第2個(gè)SD單位，即SD2，依此類推，每一規(guī)定的U單位的扎帶顏色必須符合表1-2的規(guī)定。SD單位的扎帶顏色和S單位一樣，循環(huán)周期也為600×5?=?3000對(duì)，如表1-4所示。

圖1-7SD單位

表1-4SD單位的線對(duì)序號(hào)、扎帶顏色及組成的1單位序號(hào)

4)纜芯的形成原則

原則一：圓形原則。為了有效地利用纜內(nèi)有限的空間，纜芯必須是圓形的，即：當(dāng)電纜對(duì)數(shù)大于25對(duì)卻小于50對(duì)時(shí)，同一U單位的線對(duì)可分成2～3束線，這些線束的扎帶顏色必須相同(因?yàn)樗鼈儗儆谕籙單位)。

原則二：100對(duì)以上電纜按以下原則成纜。

(1)先內(nèi)后外。纜芯排列時(shí)，先從中心層開(kāi)始排起，中心層排滿以后，接著排第二層、第三層，直到排完為止，因此相鄰兩層單位的序號(hào)是連續(xù)的。

(2)同一層中單位序號(hào)在A端是順時(shí)鐘方向排列的，且單位序號(hào)按順時(shí)鐘方向依次增大，序號(hào)彼此銜接。

(3)各層排列的起始單位應(yīng)對(duì)齊。圖1-8所示的電纜，由4個(gè)S單位和8個(gè)SD單位構(gòu)成，分兩層，第一、二層排列的起始單位分別為S1和SD3(圖中陰影部分)，它們必須對(duì)齊。

(4)纜芯由兩種以上單位形成時(shí)，單位序號(hào)按“替代等價(jià)”的原則來(lái)編。如圖1-9所示的900對(duì)電纜，中間是4個(gè)S單位，外層是7個(gè)SD單位，其單位序號(hào)按SD單位(即大單位)序號(hào)來(lái)編，所以外層是SD3～SD9，中心層是S1～S4，相當(dāng)于取代了SD1和SD2。

圖1-8各層起始單位要基本對(duì)齊

圖1-9“替代等價(jià)”的原則

5)纜芯中的備用線對(duì)

備用線對(duì)是為方便緊急調(diào)用而設(shè)置的，在電纜芯線接續(xù)時(shí)，備用線必須用接線子完成良好連接。

備用線對(duì)在纜芯中處于“游離”狀態(tài)，它們沒(méi)有任何扎帶纏繞，一般用“SP”表示，其色譜如表1-5所示。備用線對(duì)的數(shù)量一般為標(biāo)稱對(duì)數(shù)的1%，但最多不超過(guò)6對(duì)。

表1-5全色譜全塑電纜備用線對(duì)序號(hào)與色譜

1.1.3全色譜全塑市內(nèi)通信電纜的型號(hào)、端別和選用原則

1.型號(hào)表示

全色譜全塑市內(nèi)通信電纜的型號(hào)如圖1-10所示。

圖1-10全色譜全塑市內(nèi)通信電纜的型號(hào)

2.電纜端別的判斷

(1)新電纜：紅點(diǎn)端為A端，綠點(diǎn)端為B端；長(zhǎng)度數(shù)字小的一端為A端，另外一端即為B端。

(2)舊電纜：因?yàn)槭桥f電纜，此時(shí)紅、綠點(diǎn)及長(zhǎng)度數(shù)字均有可能看不到了，其判斷方法是，面對(duì)電纜端面，抓起同一層中的任何兩個(gè)單位(基本單位或超單位均可)，如果這兩個(gè)單位中的基本單位扎帶顏色按白、紅、黑、黃、紫順時(shí)鐘排列則為A端，反之則為B端。

3.全塑電纜的選用

各型號(hào)全塑電纜使用場(chǎng)合如表1-6所示。

表1-6各種類型全塑電纜的使用場(chǎng)

1.1.4全色譜全塑市內(nèi)通信電纜的電氣性能參數(shù)

全色譜全塑市內(nèi)通信電纜的電氣性能參數(shù)主要有一次參數(shù)和二次參數(shù)，這里的“次”是指參數(shù)與傳輸信號(hào)頻率之間的關(guān)系。如二次參數(shù)是指與傳輸信號(hào)頻率的平方成正比或反比的參數(shù)。一次參數(shù)主要包括環(huán)阻、電阻不平衡偏差值、絕緣電阻、線間(地)分布電容、不平衡電容、固有衰減、近端串音衰減以及近端串音防衛(wèi)度等，如表1-7、表1-8所示；而二次參數(shù)主要是指特性阻抗和介質(zhì)的傳播常數(shù)，在此不再贅述。

表1-7全色譜全塑電纜直流電氣特性參數(shù)

表1-8全色譜全塑電纜交流電氣特性參數(shù)

1.2非對(duì)稱電纜及數(shù)據(jù)通信電纜

1.2.1同軸電纜

所謂非對(duì)稱電纜，是指構(gòu)成通信回路的兩根導(dǎo)體對(duì)地分布參數(shù)不相同的電纜。同軸電纜就是典型的非對(duì)稱電纜。

1.同軸電纜的結(jié)構(gòu)

同軸電纜中心有一根單芯銅導(dǎo)線，銅導(dǎo)線外面是絕緣層，絕緣層的外面有一層導(dǎo)電金屬層，金屬層可以是帶狀的，也可以是網(wǎng)狀的。金屬層用來(lái)屏蔽電磁干擾和防止輻射，同時(shí)也是構(gòu)成通信回路的導(dǎo)體之一。電纜的最外層又包了一層絕緣材料。同軸電纜的結(jié)構(gòu)外形圖如圖1-11、圖1-12所示。如電視機(jī)連接有線電視插座的那根線就是特性阻抗為75Ω的同軸電纜。它的內(nèi)導(dǎo)體是一根實(shí)心的銅導(dǎo)線，外導(dǎo)體是由多根金屬線編織成的網(wǎng)狀導(dǎo)體。同軸電纜用來(lái)連接墻壁上的有線電視機(jī)插座和電視機(jī)，傳輸彩色電視信號(hào)。中心導(dǎo)體要與屏蔽層保持等距以確保信號(hào)傳輸性能；屏蔽電纜的彎曲半徑應(yīng)至少為電纜外徑的6～10倍。

圖1-11同軸電纜的結(jié)構(gòu)

圖1-12同軸電纜的外形

2.同軸電纜的電氣參數(shù)

1)特性阻抗

同軸電纜的特性阻抗分為50Ω、75Ω、93Ω等多種，比如家用有線電視的連接電纜就是75Ω的同軸電纜。

2)衰減

衰減一般是指500m長(zhǎng)(因?yàn)?00m是一個(gè)網(wǎng)段的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度)的電纜衰減。當(dāng)用10MHz的正弦波進(jìn)行測(cè)量時(shí)，它的值不超過(guò)8.5dB。

3)傳輸速度

同軸電纜的最低傳輸速度為0.77c(c為光速)。

4)直流回路電阻

同軸電纜的中心導(dǎo)體的電阻與屏蔽層的電阻之和不超過(guò)10mΩ/m。

3.同軸電纜的類型

同軸電纜有兩種基本類型，即基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。目前常用的基帶同軸電纜，其屏蔽層用銅作成網(wǎng)狀，特性阻抗為50Ω，如RG—8(粗纜)，RG—58(細(xì)纜)等，用于基帶傳輸。常用的寬帶同軸電纜，其屏蔽層通常用鋁或銅沖壓而成，特性阻抗為75Ω，如RG—59等。

粗同軸電纜和細(xì)同軸電纜是指同軸電纜直徑的大小。

常用同軸電纜型號(hào)有以下幾種：

RG—8或RG—11(50Ω)；

RG—58/U或RG—58C/U(50Ω)；

RG—59(75Ω)；

RG—62(93Ω)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一般選用RG—8粗纜和RG—58細(xì)纜；有線電視采用RG—59(75Ω)；ARCnet網(wǎng)絡(luò)及IBM3270系統(tǒng)使用RG—62(93Ω)。

為了保證同軸電纜正確的電氣特性，電纜的金屬層必須接地。同時(shí)，電纜兩端頭必須安裝匹配器來(lái)削弱信號(hào)的反射作用。(請(qǐng)大家思考：匹配器是如何削弱信號(hào)反射的?)1.2.2數(shù)據(jù)通信中的雙絞電纜

1.雙絞電纜的分類

雙絞電纜按其纜芯外部包纏的是金屬層還是塑料外皮，可分為屏蔽雙絞電纜和非屏蔽雙絞電纜。它們既可以傳輸模擬信號(hào)，也可以傳輸數(shù)字信號(hào)，如圖1-13所示。

1)非屏蔽雙絞(UTP)電纜

非屏蔽雙絞電纜是由多對(duì)雙絞線外包纏一層塑橡護(hù)套構(gòu)成的。4對(duì)非屏蔽雙絞電纜如圖1-13(a)所示。

UTP因?yàn)闊o(wú)屏蔽層，所以具有易安裝、性能優(yōu)良、節(jié)省空間等特點(diǎn)。

2)屏蔽雙絞電纜

屏蔽雙絞電纜與非屏蔽雙絞電纜一樣，芯線為銅線，護(hù)套層是塑橡皮，只不過(guò)在護(hù)套層內(nèi)增加了金屬層。

按增加的金屬屏蔽層數(shù)量和金屬屏蔽層繞包方式，屏蔽雙絞電纜又可分為金屬箔雙絞電纜(FTP)、屏蔽金屬箔雙絞電纜(SFTP)和屏蔽雙絞電纜(STP)3種。

STP在多對(duì)雙絞外縱包鋁箔，共4對(duì)雙絞電纜結(jié)構(gòu)如圖1-13(b)所示。

SFTP在多對(duì)雙絞線外縱包鋁箔后，再加金屬編織網(wǎng)，其4對(duì)雙絞電纜結(jié)構(gòu)如圖1-13(c)所示。

FTP在每對(duì)雙絞線外縱包鋁箔后，再將縱包鋁箔的多對(duì)雙絞線加金屬編制網(wǎng)，如圖1-13(d)所示。

從圖1-13中可以看出，非屏蔽雙絞電纜和屏蔽雙絞電纜都有一根用來(lái)撕開(kāi)電纜保護(hù)套的拉繩。屏蔽雙絞電纜還有一根漏電線，把它連接到接地裝置上，可泄放金屬屏蔽層中的累積電荷，減輕線間干擾。

圖1-13數(shù)據(jù)通信中的雙絞電纜

2.常用雙絞電纜

常用雙絞電纜按特性阻抗不同分為100Ω和150Ω兩類。100Ω電纜又分為3類、4類、5類、5e類、6類、7類等幾種；150Ω雙絞電纜目前只有5類一種。

下面簡(jiǎn)要介紹5類4對(duì)雙絞電纜的主要參數(shù)。

1)?5類4對(duì)100Ω非屏蔽雙絞電纜

這種電纜采用美國(guó)線纜規(guī)格為24(直徑為0.511mm)的實(shí)心裸銅導(dǎo)體，以氟乙烯做絕緣材料，傳輸頻率達(dá)100MHz。其線對(duì)序號(hào)及色譜如表1-9所示，物理結(jié)構(gòu)截面如圖1-14所示，電氣特性如表1-10所示。

表1-9線對(duì)序號(hào)及色譜

圖1-145類4對(duì)非屏蔽雙絞電纜(a=0.914mm，b=5.08mm)表1-105類4對(duì)非屏蔽雙絞電纜電氣特性

2)?5類4對(duì)100Ω屏蔽雙絞電纜

它采用美國(guó)線纜規(guī)格為24?(0.511mm)?的裸銅導(dǎo)體，以氟乙烯為絕緣材料，內(nèi)有一根0.511mmTPC漏電線，傳輸頻率達(dá)100MHz。其線對(duì)序號(hào)及色譜及見(jiàn)表1-11，物理結(jié)構(gòu)截面如圖1-15所示，電氣特性同5類4對(duì)非屏蔽雙絞電纜。

表1-11線對(duì)序號(hào)及色譜

圖1-155類4對(duì)屏蔽雙絞電纜(a=1.07mm，b=6.47mm)

3)?5類4對(duì)屏蔽雙絞電纜軟線

它是由4對(duì)雙絞線和一根0.404mmTPC漏電線構(gòu)成，傳輸頻率為100MHz。其線對(duì)序號(hào)及色譜同UTP，物理結(jié)構(gòu)截面如圖1-16所示，電氣特性如